Composiet buigt mee met beving

De gevel van de nieuwbouw van het Wiebenga-complex is uitgevoerd in composiet, met prefab elementen van 3 x 8,5 meter. De gevel is erop gedetailleerd om zonder schade een forse aardbeving te kunnen doorstaan, waarbij de dakrand 20 cm uitslaat.

Het Wiebenga-complex van de Hanzehogeschool in Groningen bevindt zich midden in aardbevingsgebied. Bij het ontwerp van de uitbreiding van het complex werden DP6 en Bierman Henket plotsklaps met die werkelijkheid geconfronteerd. Nadat het eerste ontwerp was gemaakt, werd nieuwe regelgeving van kracht. Daardoor moest in het ontwerp ineens rekening gehouden worden met een aardbeving tot 4,5 op de schaal van Richter. De getekende gevel met betonnen Y-vormige elementen met een dragende functie en stabiliteitsfunctie bleek daarvoor ongeschikt. De stijve gevel moest plaats maken voor een nieuw ontwerp met meer ductiliteit.

Gebouwd op binnenplein

Het Wiebenga-complex werd in 1923 gebouwd voor een MTS en een Ambachtsschool. Het complex bestond uit twee parallel aan elkaar gelegen schoolgebouwen met daartussen gezamenlijke praktijklokalen. De monumentale scholen zijn een van de eerste voorbeelden van het Nieuwe Bouwen / de Nieuwe Zakelijkheid in Nederland, met een betonskelet en grote glaspuien. In de loop der jaren zijn aan de kopzijde van het complex diverse gebouwen toegevoegd en is ook de entree aan deze zijde gesitueerd. De praktijklokalen zijn ooit gesloopt om ruimte te maken voor een binnenplein. Juist dat binnenplein hebben DP6 architectuurstudio en Bierman Henket architecten nu weer gebruikt voor het uitbreiden van de school.

Nieuwbouw tussen monumentale gebouwen

De nieuwbouw staat als nieuw hart vrij tussen de twee oorspronkelijke monumentale gebouwen, maar is er met transparante doorgangen wel aan verbonden. Om de nieuwbouw aardbevingsbestendig te maken, is het ontwerp behoorlijk aangepast. Het gebouw haalt nu zijn stabiliteit uit vier zogenaamde slender walls, in plaats van uit de gevel. De slender walls zijn in feite niet meer dan een stabiliteitselement met een stalen kruis. Dat is sterk, maar niet te stijf en kan daardoor de bewegingen van een aardbeving volgen. Ook is de gevel niet meer vloerdragend, maar is deze zo ontworpen dat die ook kan meebewegen en de vervormingen kan opnemen.

Composiet volgt beweging

Bij een maximale aardbeving van 4,5 op de schaal van Richter is de uitslag van de dakrand berekend op circa 20 cm. Architect Chris de Weijer van DP6 architectuurstudio en projectarchitect Björn Bleumink besloten om niet alleen in te zetten op veiligheid van mensen bij een aardbeving, maar om de gevel zo te ontwerpen dat deze die 20 cm uitslag kan volgen zonder schade. “We hebben lang gezocht naar het juiste materiaal dat de beweging kan volgen en dat daarna weer in zijn vorm terugkomt. We zijn uiteindelijk bij composiet uitgekomen. Dat komt oorspronkelijk uit de lucht- en ruimtevaart en wordt sinds de jaren zestig ook toegepast in de maritieme wereld. Daar moet het ook mee kunnen bewegen met de kracht van de golven en daarna weer in zijn oorspronkelijke positie terugkeren”, vertelt Chris de Weijer. Vervolgens hebben de ontwerpers het gebouw in de hoogte opgedeeld in acht ruiten. Samen met de ruimte in de sponning blijft de vervorming per ruit zo gering dat die niet gaat breken. Daardoor was geen gelaagd glas nodig, zoals voor grotere ruiten met schaderisico in aardbevingsgebied wel is voorgeschreven om letsel te voorkomen.

Drie meter breed

Het ontwerp van de gevel is afgeleid van het patroon in de gevel van de bestaande trappenhuizen, dat ook terugkomt in bestaande tegelvloeren. Elk stramien van 3 meter breed telt twee brede raamstroken en twee smalle raamstroken. De maatvoering van de elementen is zo gekozen dat er op logische stramienen wanden zijn aan te sluiten. Per stramien van 3 meter is om diezelfde reden een te openen raam opgenomen. Eventueel kunnen er ook extra ramen worden toegevoegd, omdat de sponning in de composiet elementen overal gelijk is. Ter plaatse van de stabiliteitswanden en de vloerranden loopt het raampatroon door in de gevel, maar zijn de openingen ingevuld met composiet panelen, die direct met de fabricage van de elementen zijn meegenomen. De elementen zijn gebouwhoog (ca. 8,5 meter) geproduceerd. Holland Composites uit Lelystad tekende voor de productie. Aannemer Geveke Bouw & Onwikkeling plaatste in de werkplaats van Holland Composites alvast de ramen en het glas in de elementen. De grote afmetingen en de mogelijkheden van prefabricage waren een extra voordeel van bouwen met composiet. Het maakte het bouwen op het krappe binnenplein een stuk gemakkelijker en voorkwam veel overlast voor de school, die tijdens de bouw in gebruik bleef. De elementen zijn aan de bovenzijde nabij de dakrand opgehangen aan het betonskelet en zijn op maaiveldniveau gefixeerd.

Koppeling elementen

De elementen zijn onderling gekoppeld middels een pees die vacuüm gezogen in een sponning wordt aangebracht. Na plaatsing wordt het vacuüm doorbroken en vult de pees de sponning in zijn geheel. Om te voldoen aan hoge eisen van luchtdichtheid zijn op elke koppeling twee van deze sponningen met pezen achter elkaar gelegd. De elementen zijn geproduceerd met op de koppeling een ‘halve’ stijl. De koppeling blijft aan de buiten- zijde zichtbaar door de naad tussen de twee halve stijlen. Om de gebouwhoeken open en transparant te houden, zijn op de buitenhoeken van het gebouw geen stijlen geplaatst, maar is een verstek toegepast in het composiet en in het glas. Daarvoor zijn twee halve standaard elementen in verstek structureel tegen elkaar verlijmd en gelamineerd. Op die manier was geen extra mal nodig, met alle kosten van dien. Wel zijn deze hoeken extra versterkt met koolstofvezel, waar in de andere elementen glasvezel als versterking is toegevoegd aan het polyester. Voor de productie en voor de mal maakte dat bij het vacuüminfusieproces echter geen verschil.

Kreukelzones

Het gebouw is aan weerszijden verbonden met de bestaande gebouwen. Deze verbinding is uitgevoerd in een staalconstructie met een transparante aluminium vliesgevel. Bij een aardbeving kunnen de twee gebouwen verschillend bewegen ten opzichte van elkaar, waardoor in de aansluiting een kreukelzone van 300 mm nodig was. Die is uitgevoerd middels twee houten stijlen met daartussen 300 mm isolatiemateriaal, aan de buitenzijde bekleed met een aluminium beplating en aan de binnenzijde met een gipsplaat. Bij een grote beving sneuvelt deze kreukelzone, maar ontstaat geen verdere schade aan de gebouwen. De kreukelzone is relatief eenvoudig en goedkoop te vernieuwen. Ook in de verdiepingsvloer in deze verbindingszones moest de bewegingsruimte worden gecreëerd. Dit is gedaan middels een in de handel verkrijgbaar seismisch dilatatieprofiel. De betonvloeren zijn schuivend opgelegd op een staalconstructie, met voldoende tussenruimte. Ook tussen de plafonds aan weerzijden is ruimte gelaten. Aan de bovenzijde moet uiteraard in alle situaties veilig kunnen worden gelopen. Het seismische dilatatieprofiel zorgt daarvoor door middel van een staalplaat in een sparing met een afgeschuinde sponning. Een veer aan de onderzijde houdt de staalplaat in zijn positie.

Grote serre

De nieuwbouw op het binnenplein is ook aangesloten op het gebouw aan de kopse kant van het complex. Als overgang tussen de twee gebouwen is gekozen voor een grote serre-achtige ruimte, geschikt voor seminars en dergelijke. Door het vele glas in deze ruimte blijft de daglichttoetreding tot het bestaande gebouw in stand. Dat daglicht komt de ruimte onder meer binnen via het dak, dat is uitgevoerd met Velux modulaire lichtstraten. Om deze ruimte ook natuurlijk te kunnen ventileren en het serregevoel te versterken, is de onderste drie meter van de gevel uitgevoerd met te openen glazen puien. Boven die drie meter is de gevel uitgevoerd met dezelfde composiet elementen als de overige delen van de nieuwbouw. Deze composiet elementen zijn op elke positie voorzien van glas; gesloten delen komen alleen voor ter hoogte van de dakrand.

BaOpt-klimaatsysteem

Nu de nieuwbouw is opgeleverd wordt nog gewerkt aan de bestaande gebouwdelen. In de bestaande kozijnen wordt nieuw renovatieglas geplaatst, waarmee energieverbruik en koudeval sterk worden beperkt. Belangrijk is ook de aandacht voor kierdichting in de gevel. Om een zo comfortabel en gezond mogelijk binnenklimaat te realiseren, is namelijk gekozen voor klimatisering middels het BaOpt-systeem (zie Bouwwereld 3-2014). Hierbij wordt geklimatiseerde lucht door middel van drukregeling zodanig ingeblazen dat die zich als een inktvlek mengt door de ruimte. Luchtstromingen zijn hierbij nauwelijks voelbaar. Daardoor staat ook de lucht bij de glazen gevels vrijwel stil, wat de laatste koudeval wegneemt. Ook de nieuwbouw is met dit systeem geklimatiseerd.

Tekstproductie: Henk Wind
Fotografie: Gerard van Beek
Tekenwerk: Henk Heusinkveld